锝-99（99Tc）是核燃料循環(huán)中帶來問題最多的裂變產(chǎn)物之一,核燃料使用過程中大量生成并囤積99Tc。高锝酸根（99TcO4-）作為锝-99的主要種態(tài),具有儲量大、半衰期長、潛在輻射危害、環(huán)境遷移率高、氧化還原活性等特點。據(jù)估計,自1943年至1987年在美國漢福德舊場址地區(qū)開始進行核武器原料的大批量生產(chǎn)以來,已有累計產(chǎn)生了 1990千克99Tc廢物。且隨著核電技術(shù)的迅猛發(fā)展,這一數(shù)字將繼續(xù)飛速增長。理想情況下,當(dāng)使用的燃料棒溶解在高濃度硝酸溶液中時,由于99Tc的氧化還原活性嚴(yán)重影響PUREX工藝流程中U、Pu、Np等錒系核素的化學(xué)調(diào)價,所以應(yīng)在第一階段去除99TcO4-,以此大大減少其對溶劑萃取過程的干擾,并降低其在玻璃固化過程中作為揮發(fā)性物質(zhì)排放到環(huán)境中的機率。除此之外,99Tc作為一種典型的長壽命（半衰期為2.13×105年）β型放射源,同時具有化學(xué)毒性和潛在的輻射危害。然而目前已報道的可用于去除99TcO4-陰離子的吸附材料,包括傳統(tǒng)的商用陰離子交換樹脂、純無機陽離子骨架材料和新興的陽離子金屬-有機框架材料（MOFs）,在極高酸度或是極強輻射場下難以維持原本結(jié)構(gòu)穩(wěn)定從而容易導(dǎo)... 

【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２元素周期表中三種主要產(chǎn)生放射性陰離子的核素（得－９９，碘－１２９，硒－７９）所在位置??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２Ｔｈｅ?ｔｈｒｅｅ?ｍａｉｎ?ａｎｉｏｎ－ｒａｄｉｏｎｕｃｌｉｄｅｓ?（ｔｅｃｈｎｅｔｉｕｍ－９９，?ｉｏｄｉｎｅ－１２９，?ｓｅｌｅｎｉｕｍ－７９）?ｉｎ?ｔｈｅ?

Ｔｃ的同位素＂Ｔｃ是一種長壽命的（半衰期為２．１３?＊ＨＴ５年）放射性核素（五＝２９４??ｋｅＶ），是乏燃料后處理過程中產(chǎn)生的最主要的放射性核素之一?具有相當(dāng)大??的化學(xué)毒性和輻射危害，研究表明，吸入含有＂Ｔｃ的蒸汽或粉塵會顯著增加罹患??癌癥的風(fēng)險，生理學(xué)分布上＂Ｔｃ會沉積在人體的乳腺組織、甲狀腺以及消化系統(tǒng)??中８。??１．２?＂Ｔｃ分離過程中的主要問題和吸附劑材料概述??＂Ｔｃ在核燃料循環(huán)和水環(huán)境中，主要作為極易溶于水的高價陰離子高锝酸根??（９９Ｔｃ０４－）的形式存在（圖１．３）。和其它高價陰離子如Ｍｎ０４－所不同的是，＂Ｔｃ０４－??不是強氧化劑，且在各種環(huán)境條件下都具有極高的穩(wěn)定性。９９Ｔｃ０４－結(jié)構(gòu)的高對稱??性和低電荷密度使其具有難以被配位絡(luò)合的性質(zhì)和極高的溶解度（２０°Ｃ時為１１．３??Ｍ）?９。??Ｖ??ｍ?參…ｕ??▲??＾?＂Ｔｃ〇４??圖１．３?９９Ｔｃ〇４—陰離子的正四面體構(gòu)型２，３??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｈｅ?ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ?ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?＂Ｔｃ〇４＇２?３??因此，９９Ｔｃ〇４＿在自然水環(huán)境中極易遷移，且遷移速率很難受到大多數(shù)天然物??質(zhì)的阻滯作用影響。目前，在一些國家，地質(zhì)處置之后的玻璃化流程己成為處理??高濃度核廢料的可接受的唯一策略?＇?但這個方式并不適用于９９Ｔｃ〇４＿的處置，因??為＂Ｔｃ的氧化物ｗＴｃ２〇７在高溫下發(fā)生氣化，因此在超過１０００°Ｃ高溫的玻璃化過程??中，它很容易以揮發(fā)物９９Ｔｃ２０７從玻璃化的固體中逸出１１。這個問題的存在以及不??恰當(dāng)?shù)膹U物管理流程進一步導(dǎo)致世界各國遺留核電站地下水中受到９９Ｔｃ０４－的污??染，同時

陽離子型共價有機框架材抖的制備和選擇性去除高锝酸根ｒＴＣ（ｖ）及其機理的研究?第一章??在乏燃料后處理（如钚－鈾氧化還原萃取工藝流程，ＰＵＲＥＸ，圖１．４）過程中對鈾、??镎和钚的催化氧化能力。根據(jù)ＰＵＲＥＸ工藝流程，Ｕ和Ｐｕ在所有的核素中是最先??通過氧化還原調(diào)價后被提取出來，然而在這個過程中，Ｔｃ－９９會起到一個催化氧化??的作用，導(dǎo)致的直接結(jié)果就是還原劑不斷被消耗，且嚴(yán)重影響Ｕ和Ｐｕ等其他核素??的價態(tài)控制和回收，甚至當(dāng)＂Ｔｃ濃度非常低時這個問題仍無法避免（圖１．５）?１３。??因此，對于＂Ｔｃ來說，最理想的情況是核燃料棒在ＰＵＲＥＸ?＿丨：藝之前溶解在濃硝??酸屮時就能對其進行首先分離。這不僅有利于錒系元素的有效提取，而且有利于??減少后續(xù)廢物處理過程中向環(huán)境排放的＂Ｔｃ。??Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ—？?Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ??？ＦＰ／Ｌａ／Ａｎ??ＳＮＦ?｜?匕’ｔｒａｃｔｉｏｎ?ｔｏ?ＨＬＷ??Ｏｒｇａｎｉｃ??Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ??｜?Ｕ?Ｐｕ??Ｐｕ?＿＾?Ｕ／Ｐｕ??ｒｅｄｕｃｔａｎｔ?ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ??ＦＰ?Ｕｒａｎｉｕｍ?ＦＰ?Ｐｌｕｔｏｎｉｕｍ??Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ?Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ??Ｕ?Ｐｒｏｄｕｃｔ?Ｐｌｕｔｏｎｉｕｍ??Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ??Ｗａｓｔｅ?Ｗａｓｔｅ?Ｐｕ?Ｐｒｏｄｕｃｔ??Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ??圖丨．４乏燃料后處理休－鈾氧化還原萃取工藝流程（ＰＵＲＥＸ）工藝流程示意圖５??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｐｕｒｅｘ?Ｐｒｏｃｅｓｓ?Ｆｌｏｗ?ｆｏｒ?ｓｐｅｎ


本文編號：3327970